Трубопроводы и клапаны для химических производств являются неотъемлемой частью химического производства и служат связующим звеном между различными типами химического оборудования. Как работают 5 наиболее распространенных клапанов в химических трубопроводах? Каково их основное назначение? Что представляют собой клапаны в химических трубах и фитингах? (11 видов труб + 4 типа фитингов + 11 клапанов) Полное понимание всех этих аспектов химических трубопроводов!
3
11 основных клапанов
Устройство, используемое для регулирования потока жидкости в трубопроводе, называется клапаном. Его основные функции:
Открыть и закрыть роль — перекрыть или наладить связь с потоком жидкости в трубопроводе;
Регулировка – это регулировка скорости потока жидкости в трубопроводе, расхода;
Дроссельное регулирование – изменение потока жидкости через клапан, приводящее к значительному падению давления.
Классификация:
В зависимости от роли, клапаны в трубопроводе различаются и могут быть разделены на запорные клапаны (также известные как шаровые клапаны), дроссельные клапаны, обратные клапаны, предохранительные клапаны и так далее;
В зависимости от конструктивных особенностей клапаны можно разделить на задвижки, пробковые (часто называемые клапанами Кокера), шаровые клапаны, дисковые затворы, мембранные клапаны, футеровочные клапаны и так далее.
Кроме того, в зависимости от используемых материалов клапаны подразделяются на клапаны из нержавеющей стали, литой стали, чугуна, пластика, керамики и так далее.
Различные варианты клапанов можно найти в соответствующих руководствах и образцах, здесь представлены только наиболее распространенные типы клапанов.
①Шаровой клапан
Благодаря простой конструкции, легкости изготовления и обслуживания, широко используется в трубопроводах низкого и среднего давления. Устанавливается на штоке клапана под круглым диском клапана (головкой клапана) и фланцевой частью корпуса клапана (седлом клапана) для перекрытия потока жидкости.
Шток клапана можно регулировать с помощью резьбы, изменяя степень открытия клапана и играя определенную роль в регулировании. Поскольку эффект перекрытия клапана основан на уплотнении за счет контакта головки клапана и седла, он не подходит для использования в трубопроводах, содержащих твердые частицы жидкости.
В зависимости от характеристик рабочей среды, при выборе материала головки, седла и корпуса шарового клапана необходимо учитывать его характеристики. В случае повреждения уплотнения или головки, седла и других частей клапана, можно использовать такие методы ремонта, как шлифовка, наплавка и другие, чтобы продлить срок службы клапана.
②Задвижка
Клапан имеет одну или две плоские пластины, расположенные перпендикулярно направлению потока среды и примыкающие к уплотнительной поверхности корпуса клапана, что обеспечивает его закрытие. Для открытия клапана пластина клапана поднимается.
Плоский задвижной клапан с вращением штока и подъемом, позволяющий регулировать размер отверстия для регулирования потока жидкости. Этот клапан обладает малым сопротивлением, хорошими герметизирующими свойствами, экономит трудозатраты на переключение и особенно подходит для трубопроводов большого диаметра, в то время как конструкция задвижных клапанов более сложная и представлена в большем количестве вариантов.
В зависимости от конструкции штока различают открытые и темные штоки; по конструкции клапанной пластины делят на клиновидные, параллельные и так далее.
Как правило, клиновидный клапанный механизм представляет собой одинарную пластину, а параллельный — две. Параллельный клапан проще в изготовлении, удобен в ремонте и эксплуатации, не подвержен деформации, но его не следует использовать для транспортировки жидкостей с примесями; он больше подходит для транспортировки воды, чистого газа, нефти и других жидкостей.
③Запорные клапаны
Запорный клапан, широко известный как клапан Кокера, представляет собой устройство, в корпус которого вставляется коническая пробка с центральным отверстием для открытия и закрытия трубопровода.
В зависимости от формы уплотнения пробки могут быть разделены на сальниковые, маслогерметичные, безсальниковые и т.д. Конструкция пробки проста, имеет малые внешние размеры, быстро открывается и закрывается, проста в эксплуатации, обладает низким сопротивлением потоку жидкости, позволяет легко создавать трех- или четырехходовые распределительные или переключающие клапаны.
Заглушка имеет большую уплотнительную поверхность, легко изнашивается, замена трудоемка, регулировка потока затруднена, но быстро отключается. Заглушка может использоваться в трубопроводах с низким давлением и температурой или в средах, содержащих твердые частицы, но не должна использоваться в трубопроводах с высоким давлением, высокой температурой или в паропроводах.
④Дроссельная заслонка
Это один из видов шаровых клапанов. Форма его головки клапана коническая или обтекаемая, что позволяет лучше контролировать поток регулируемых жидкостей, а также осуществлять дросселирование и регулирование давления. Для изготовления клапана требуется высокая точность и хорошие герметизирующие свойства.
В основном используется для контроля параметров оборудования, отбора проб и других операций в трубопроводах, но не должен применяться для определения вязкости и наличия твердых частиц в трубопроводе.
⑤Шаровой клапан
Шаровой клапан, также известный как клапан с шаровым центром, — это тип клапана, получивший стремительное развитие в последние годы. В качестве центра клапана используется шар с отверстием посередине, а управление открытием или закрытием клапана осуществляется за счет вращения шара.
Он похож на вилку, но меньше по размеру, чем уплотнительная поверхность вилки, имеет компактную конструкцию, экономит силы при переключении и гораздо шире используется, чем вилка.
Благодаря повышению точности изготовления шаровых клапанов, они используются не только в трубопроводах низкого давления, но и в трубопроводах высокого давления. Однако из-за ограничений, связанных с уплотнительными материалами, они не подходят для использования в трубопроводах высоких температур.
⑥ Диафрагменные клапаны
Наиболее распространены клапаны с резиновой мембраной. Открытие и закрытие такого клапана обеспечивается специальной резиновой мембраной, которая зажимается между корпусом клапана и крышкой, а диск под штоком клапана плотно прижимает мембрану к корпусу клапана, обеспечивая герметизацию.
Этот клапан имеет простую конструкцию, надежное уплотнение, простоту обслуживания и низкое сопротивление жидкости. Подходит для транспортировки кислых сред и жидкостей по трубопроводам с взвешенными частицами, но, как правило, не должен использоваться при более высоком давлении или температуре выше 60 ℃, а также не должен использоваться для транспортировки органических растворителей и сильно окисляющих сред по трубопроводам.
⑦ Обратный клапан
Также известны как обратные клапаны или запорные вентили. Устанавливаются в трубопроводе таким образом, чтобы жидкость могла течь только в одном направлении, обратный поток не допускается.
Это своего рода автоматический запорный клапан, в корпусе которого находится сам клапан или качающаяся пластина. При свободном потоке среды жидкость автоматически открывает заслонку клапана; при обратном потоке жидкости (или пружинной силе) заслонка клапана автоматически закрывается. В зависимости от конструкции обратный клапан делится на два типа: подъемный и качающийся.
Заслонка обратного клапана с подъемным механизмом расположена перпендикулярно движению подъемного канала клапана и обычно используется в горизонтальных или вертикальных трубопроводах; заслонка поворотного обратного клапана часто называется качающейся пластиной, сторона качающейся пластины соединена с валом, качающаяся пластина может вращаться вокруг вала. Поворотный обратный клапан обычно устанавливается в горизонтальных трубопроводах, но для трубопроводов малого диаметра может быть установлен и в вертикальных, однако следует следить за тем, чтобы расход не был слишком большим.
Обратный клапан обычно применяется для трубопроводов с чистой средой, но не должен использоваться для трубопроводов, содержащих твердые частицы и вязкую среду. Характеристики закрытия подъемного обратного клапана лучше, чем у поворотного, но сопротивление жидкости у поворотного обратного клапана меньше, чем у подъемного. В целом, поворотный обратный клапан подходит для трубопроводов большого диаметра.
⑧Запорный клапан типа "бабочка"
Запорный клапан типа «бабочка» представляет собой вращающийся диск (или овальный диск), предназначенный для управления открытием и закрытием трубопровода. Он имеет простую конструкцию и небольшие внешние габариты.
Из-за особенностей конструкции уплотнения и используемых материалов, герметичность клапана в закрытом состоянии оставляет желать лучшего, поэтому он подходит только для регулирования давления в трубопроводах большого диаметра и низкого давления, обычно используемых для транспортировки воды, воздуха, газа и других сред по трубопроводам.
⑨ Редукционный клапан
Цель состоит в снижении давления рабочей среды до определенного значения в автоматическом клапане, при этом давление после клапана обычно составляет менее 50% от давления до клапана. Снижение давления в основном достигается за счет использования диафрагмы, пружины, поршня и других частей клапана для регулирования разницы давлений между заслонкой клапана и зазором седла клапана.
Существует множество типов редукционных клапанов: распространенные поршневые и диафрагменные.
⑩ футеровочный клапан
Для предотвращения коррозии рабочей среды некоторые клапаны необходимо футеровать корпусом и головкой клапана коррозионностойкими материалами (такими как свинец, резина, эмаль и т. д.); выбор футеровочного материала должен соответствовать свойствам рабочей среды.
Для удобства футеровки, футеровочные клапаны чаще всего изготавливаются углового или прямоточного типа.
⑪Предохранительные клапаны
Для обеспечения безопасности химического производства в трубопроводной системе под давлением установлено постоянное предохранительное устройство, то есть, например, заглушка определенной толщины, устанавливаемая на конце трубопровода или в тройнике.
При повышении давления в трубопроводе разрывная пластина с целью сброса давления. Разрывные пластины обычно используются в трубопроводах низкого давления и большого диаметра, но в большинстве химических трубопроводов с предохранительными клапанами существует множество типов предохранительных клапанов, которые можно условно разделить на две категории: пружинные и рычажные.
В пружинных предохранительных клапанах герметизация обеспечивается главным образом силой пружины. Когда давление в трубе превышает силу пружины, клапан открывается под действием рабочей среды, и жидкость в трубе сбрасывается, тем самым снижая давление.
Как только давление в трубе падает ниже силы пружины, клапан снова закрывается. Предохранительные клапаны рычажного типа в основном используют силу тяжести рычага для обеспечения герметичности, принцип действия аналогичен пружинным клапанам. Выбор предохранительного клапана основывается на рабочем давлении и рабочей температуре для определения номинального уровня давления, а размер его калибра может быть рассчитан с учетом соответствующих положений.
Конструкция предохранительного клапана и материал клапана должны выбираться в соответствии с характером рабочей среды и условиями эксплуатации. При запуске, испытаниях и приемке предохранительного клапана предусмотрены специальные положения, регулярная калибровка осуществляется службой безопасности, нанесение пломбы обязательно; в процессе эксплуатации не допускается произвольная регулировка предохранительного клапана для обеспечения безопасности.
Дата публикации: 01.12.2023